Werkzeugmaschine mit mehreren Spindeln

Abstract

 Die Werkzeugmaschine umfaßt einen aus Teilschlitten (7, 8) aufgebauten Gesamtschlitten, der auf zwei Linearführungen (3, 4) mittels Führungswagen (5, 6) in X-Richtung verfahrbar ist, wobei die beiden Teilschlitten (7, 8) gegeneinander durch Stützführungen (9, 10) abgestützt und relativ zueinander zur Durchführung einer Korrektureinstellung oder einer Zustellbewegung in X-Richtung verfahrbar ist. Jeder Teilschlitten trägt eine Vertikalspindel (15, 16), die in Z-Richtung verfahrbar sind. Den Vertikalspindeln ist ein gemeinsamer Mehrfachrevolver (30) zugeordnet, der mit den beiden Werkzeugspindeln zugeordneten Werkzeugen (32, 33) bestückt ist. Sowohl die Vertikalspindeln (15, 16) als auch die Teilschlitten (7, 8) weisen jeweils getrennte Antriebseinheiten (36, 37 bzw. 38, 39) auf, die durch entsprechende Steuereinrichtungen so angesteuert werden können, daß auf der einen Seite die Vertikalspindeln (15, 16) und die Teilschlitten (7, 8) gemeinsam und synchron oder asynchron und auf der anderen Seite zur Durchführung einer Korrektureinstellung oder einer Zustellbewegung relativ zueinander verschiebbar sind. Durch die gegenseitige Relativverschiebung sowohl der Teilschlitten in X-Richtung als auch der Vertikalspindel in Z-Richtung können Toleranzen und Abweichungen durch Schneidenverschleiß ausgeglichen werden, so daß die gleichzeitig zu bearbeitenden Werkstücke (28, 29) die gleiche Einstellung in bezug auf die Werkzeugschneiden (34, 35) haben. Die Relativverschiebung gestattet auch eine getrennte, unterschiedliche Bearbeitung der Werkstücke.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine Werkzeugmaschine mit einem Maschinengrundkörper und mehreren Spindeln für die gleichzeitige oder unterschiedliche, getrennte Bearbeitung mehrerer Werkstücke.

[0002] Es ist bekannt, Werkzeugmaschinen mit mehreren antreibbaren Spindeln auszuführen, wobei die Spindelachsen horizontal liegen und jeder Spindel ein getrennt verfahrbarer Kreuzschlitten mit Werkzeugrevolver zugeordnet ist. Bei diesen Werkzeugmaschinen sind die Spindeln fest angeordnet und sämtliche Zustellbewegungen bei der Bearbeitung von Werkstücken werden über den jeweiligen, den Werkzeugrevolver tragenden Kreuzschlitten ausgeführt. Für das Beladen dieser Spindeln ist ein gesondertes Ladesystem erforderlich. Außerdem bedingt die Zuordnung jeweils eines Werkzeugrevolvers auf einem Kreuzschlitten zu jeder Arbeitsspindel einen entsprechenden Raumbedarf, so daß diese Maschinen, abgesehen von vielen anderen Nachteilen einen verhältnismäßig großen Platzbedarf haben. Andere Nachteile bestehen in der Notwendigkeit für ein gesondertes Ladesystem, im ungünstigen Spänetransport und im aufwendigen Aufbau der Kreuzschlitten mit ihren Führungen sowie den hierfür notwendigen Steuerungen. Viele dieser Nachteile haben zu der Entwicklung von Werkzeugmaschinen mit motorgetriebenen Vertikalspindeln geführt, die im Pick-up-Verfahren arbeiten und damit ohne zusätzliches Ladesystem auskommen. Weiterhin gestaltet sich der Späneabtransport wesentlich einfacher als bei horizontal liegenden Spindeln. Wenn man hier bei solchen Vertikalspindeln aufweisenden Maschinen die Arbeitsleistung steigern wollte, so könnte man dies üblicherweise nur dadurch erreichen, daß man mehrere solcher Einheiten nebeneinander, gegebenenfalls ebenso wie bei den horizontal liegenden Mehrspindlern, auf einem Maschinengrundkörper anordnet. Dies würde aber ebenso wie bei den horizontalen Mehrspindlern die Anordnung mehrerer selbständig verfahrbarer Werkzeughalter auf Kreuzschlitten bedingen, so daß auch hier der Platzbedarf sehr groß wäre.

[0003] Aufgabe der Erfindung ist es, eine flexibel einsetzbare, für die gleichzeitige oder unterschiedliche, getrennte Bearbeitung von Werkstücken geeignete Werkzeugmaschine zu schaffen, bei der die Arbeitsleistung durch mehrere Arbeitsspindeln gesteigert werden kann, ohne daß der Platzbedarf proportional zur Erhöhung der Spindelzahl ansteigt.

[0004] Diese Aufgabe wird ausgehend von einer Werkzeugmaschine der eingangs erläuterten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mindestens zwei um ihre Drehachsen antreibbare und in ihre Achsrichtung verfahrbare Spindeln in unmittelbar gegeneinander abgestützten, in einer senkrecht zur Verfahrrichtung der Spindeln stehenden Richtung gemeinsam oder relativ zueinander verfahrbaren, einen Gesamtschlitten bildenden Teilschlitten aufgenommen sind und daß nur der Gesamtschlitten durch eine Führungsanordnung auf dem Maschinengrundkörper geführt ist.

[0005] Durch die gemeinsame Verfahrbarkeit der zu einer Einheit zusammengefaßten Mehrfachanordnung von Spindeln und die Möglichkeit der gegenseitigen Relativverschiebung, werden zahlreiche Vorteile erzielt. Ein wesentlicher Vorteil besteht darin, daß die Spindeln relativ gedrängt nebeneinander angeordnet und trotzdem gemeinsam oder unabhängig voneinander zur Ausführung einer Zustellbewegung oder zur Durchführung einer Korrektureinstellung verfahren werden können. Weiterhin ist es beispielsweise möglich zwei oder mehreren Spindeln einem einzigen, als Mehrfachrevolver ausgebildeten Werkzeugträger zuzuordnen, der wegen der zweiachsigen Verfahrbarkeit der Spindeln ortsfest angeordnet sein kann, wodurch die Mehrfachanordnung von jeweils zweiachsig bewegbaren Schlitten für die Werkzeughalter entfallen kann. Die gemeinsame Bearbeitung mehrerer Werkstücke mittels eines einzigen feststehenden Werkzeugrevolvers wird dadurch ermöglicht, daß Maßabweichungen zwischen den Werkzeugschneiden und den jeweiligen Spindelachsen durch die relative Verschiebbarkeit der Spindeln untereinander korrigiert werden können. Diese Maßnahmen ermöglichen beispielsweise den Bau einer Zweispindelmaschine, die von der Grundfläche nur wenig mehr Platz als eine einspindlige Maschine benötigt und der bauliche Aufwand gegenüber zwei zusammengefaßten Einzelmaschinen wesentlich verringert ist. Somit kann die Arbeitsleistung einer solchen Werkzeugmaschine gegenüber einer einspindligen Maschine bei geringfügig höherem Platzbedarf und geringfügig höherem baulichem Aufwand verdoppelt werden. Dies senkt nicht nur die Investitionskosten bezüglich der Werkzeugmaschine, sondern auch in erheblichem Maße die Investitionskosten für die Bereitstellung der notwendigen Grundfläche und die hierbei notwendigen Gebäude. Außerdem werden die Transportwege zwischen den einzelnen Maschinen einerseits und zu den entsprechenden Lagerstellen für das Rohmaterial, die fertigen Werkstücke und die möglicherweise außerhalb der Maschinen zur Vorratshaltung gelagerten Werkzeugen sowie den Späneabtransport verringert, was die Transportkosten und den insgesamt notwendigen Zeitaufwand für die Bearbeitung von Werkstücken senkt. Somit werden nicht nur die Investitionskosten für die Werkzeugmaschinen selbst, sondern auch für die Fabrikationshallen und die notwendigen Transporteinrichtungen gesenkt. Durch die Möglichkeit der Relativverschiebung der die Spindeln tragenden Teilschlitten können sowohl synchrone Bearbeitungen mehrerer Werkstücke als auch die unabhängige Bearbeitung der Werkstücke erfolgen.

[0006] Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß die Führungsanordnung für den Gesamtschlitten zwei Linearführungen und zugeordnete Führungswagen aufweist und die Teilschlitten gegeneinander durch in vertikaler Richtung mit Abstand zueinander angeordnete Stützführungen abgestützt sind. Bei dieser Ausgestaltung weist eine aus zwei oder mehreren Spindeln aufgebaute Einheit nur zwei Linearführungen auf, wie sie für die Führung eines, eine einzige Spindel tragenden Schlitten erforderlich sind, wobei die relative Verschiebbarkeit der einzelnen Teilschlitten durch die Stützführungen ermöglicht wird, die zwischen den Teilschlitten vorgesehen sind. Die Führungsanordnung für den Gesamtschlitten umfaßt also zwei jeweils den abgewandten Außenseiten des Gesamtschlittens zugeordnete Linearführungen und diesen zugeordnete, am Gesamtschlitten angeordnete Führungswagen.

[0007] Die Stützführungen können in weiterer Ausgestaltung der Erfindung jeweils zwei Linearführungen und diesen zugeordnete Führungswagen umfassen.

[0008] In vorteilhafter Weise ist jedem Teilschlitten eine gesonderte Antriebseinheit zugeordnet, die über eine Steuereinheit gemeinsam und synchron oder getrennt voneinander ansteuerbar sind.

[0009] Die Relativverschiebung der Teilschlitten zur Korrektureinstellung erfolgt dabei in Abhängigkeit von der durch ein Meßsystem festgestellten Maßabweichung zwischen den Spindelachsen und den zugeordneten Werkzeugschneiden.

[0010] Die Vorteile der getrennten und einfachen Bauweise lassen sich insbesondere dann erreichen, wenn die Spindeln als Motorspindeln ausgebildet sind, bei denen der Rotor unmittelbar auf der Spindelwelle und der Stator im Spindelgehäuse angeordnet ist und die Spindeln jeweils einen eigenen Antrieb für das Verfahren in Richtung ihrer Achse aufweisen, wobei eine Steuereinrichtung vorgesehen ist, die ein gemeinsames, synchrones Verfahren beider Spindeln oder eine Relativverschiebung zur Durchführung einer Korrektureinstellung oder einer Zustellbewegung ermöglicht.

[0011] Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind die Spindeln als Vertikalspindeln ausgeführt. Hierdurch können bei Anwendung des Pick-up-Verfahrens die Vorteile hinsichtlich der Einsparung eines Ladesystems und hinsichtlich des besseren Späneabtransportes genutzt werden. Die Anordnung der Spindeln unter jedem beliebigen Winkel bis hin zur horizontalen Anordnung ist deshalb nicht ausgeschlossen.

[0012] Je nach Bedarf können die Spindeln zur Aufnahme von Werkstücken, wobei in diesem Falle jeder beliebige Werzeugträger auf dem Maschinengrundkörper angeordnet ist, oder zur Aufnahme von Werkzeugen dienen, wobei im letzteren Falle jeder beliebige Werkstückträger auf dem Maschinengrundkörper angeordnet ist.

[0013] Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Figur 1:

eine Seitenansicht einer Werkzeugmaschine;

Figur 2:

eine Vorderansicht der Werkzeugmaschine nach Figur 1;

Figur 3:

eine Draufsicht auf diese Werkzeugmaschine und

Figur 4:

eine Vorderansicht der Schlittenanordnung.

[0014] Wie aus den Figuren 1 bis 3 ersichtlich, sind auf einem Grundrahmen 1 ein Maschinengrundkörper 2 und ein die verschiedenen Steuerungselemente und die Energieversorgung aufnehmender Container 40 aufgesetzt, der nachfolgend als Energiecontainer bezeichnet wird. Dieser Energiecontainer umfaßt einen vollständig installierten Schaltschrank mit herausgeführten, vorkonfektionierten Anschlüssen zu den Verbrauchern. Auf dem Maschinengrundkörper 2 sind auf dessen Oberseite zwei Linearführungen 3 und 4 vorgesehen, auf denen mittels Führungswagen 5 und 6 ein aus zwei Teilschlitten 7 und 8 zusammengesetzter Gesamtschlitten in X-Richtung verfahrbar angeordnet ist. Die beiden Teilschlitten 7 und 8 sind gegeneinander mittels Stützführungen 9 und 10 abgestützt, von denen insgesamt vier Abschnitte mit möglichst großem horizontalen und vertikalen Abstand vorgesehen sind. Jeder Abschnitt einer Stützführung umfaßt, wie aus Figur 4 ersichtlich, im oberen Bereich eine Linearführung 11 und einen Führungswagen 12 und im unteren Bereich eine Linearführung 13 und einen Führungswagen 14, wobei die Linearführungen an dem Teilschlitten 7 und die Führungswagen an dem Teilschlitten 8 vorgesehen sind. Jeder Teilschlitten 7 bzw. 8 trägt eine insgesamt mit 15 bzw. 16 bezeichnete Vertikalspindel, die mit ihrem Spindelgehäuse 17 bzw. 18 im oberen Bereich mittels Vertikalführungen 19, 20 bzw. 21, 22 und im unteren Bereich durch hydrostatische Führungen 42 bzw. 41 in Z-Richtung verschiebbar geführt sind. Die Führungen 19 bis 22 sind wie die bisher beschriebenen Führungen als Linearführung 23 mit zugeordnetem Führungswagen 24 ausgebildet, wie dies bei der Führungsanordnung 19 gezeigt ist. Die Spindeln 15 und 16 sind als sogenannte Motorspindeln ausgebildet, die einen fest im Spindelgehäuse 17 bzw. 18 angeordneten Stator und einen unmittelbar auf der Spindelwelle 43 bzw. 25 angeordneten Rotor umfaßen. An den unteren Enden tragen die Spindelwellen 43 bzw. 25 jeweils Spannfutter 26 bzw. 27 zum Erfassen von Werkstücken 28 bzw. 29. Unterhalb der eng nebeneinander angeordneten Spindeln 15 und 16 ist ein gemeinsamer Werkzeugrevolver 30 angeordnet, der, wie aus den Figuren 1 und 2 ersichtlich, um eine Achse 31 drehbar gelagert, in Drehrichtung antreibbar und mit insgesamt 4 Paaren von Werkzeugen ausrüstbar ist, von denen in Figur 2 nur die oberen, untereinander gleichen Werkzeuge mit den Bezugszahlen 32 und 33 versehen sind. Es können auch 8 Paare von Werkzeugen vorgesehen sein. Diese Werkzeuge dienen in der dargestellten Lage mit ihren Schneiden 34 und 35 zur gleichzeitigen Bearbeitung der Werkstücke 28 und 29.

[0015] Um diese gleichzeitige Bearbeitung durchführung zu können, ist es erforderlich, daß die Spindeln mit ihren eingespannten Werkstücken sowohl in Z-Richtung als auch in X-Richtung exakt auf die Werkzeugschneiden 34 und 35 eingestellt werden können. Hierfür weist jede Motorspindel 15 bzw. 16 für die Verschiebung in Z-Richtung einen eigenen Antrieb 36 bzw. 37 mit Kugelrollspindel 44 bzw. 45 und Mutter 46 bzw. 47 auf. Jeder Teilschlitten 7 bzw. 8 ist ebenfalls mit einem eigenen Antrieb 38 bzw. 39 versehen. Sowohl die Antriebe 36 und 37 als auch die Antriebe 38 und 39 sind durch eine an sich bekannte und deshalb nicht dargestellte Steuereinrichtung mit GANTRY-Funktion so steuerbar, daß sie im Falle der Antriebe 36 und 37 die Vertikalspindeln entweder gemeinsam synchron oder zur Durchführung einer Korrekturbewegung relativ zueinander in Z-Richtung verschieben können. Im Falle der Antriebe 38 und 39 ist die Steuereinrichtung so ausgebildet, daß die beiden Teilschlitten 7 und 8 entweder gemeinsam synchron oder zur Durchführung einer Korrektureinstellung relativ zueinander in X-Richtung verschoben werden können. Durch diese Korrektureinstellmöglichkeit sowohl in X-Richtung als auch in Z-Richtung ist es möglich, trotz vorhandener Maßtoleranzen bzw. unterschiedlicher Abnutzung von Werkzeugschneiden die Spindeln in X-Richtung und Z-Richtung so einzustellen, daß die Werkstücke 28 und 29 gleiche Einstellungen in bezug auf die Werkzeugschneiden 34 und 35 aufweisen, so daß beide Werkstücke 28 und 29 völlig synchron bearbeitet werden können.

[0016] Die GANTRY-Funktion gewährleistet die weg- und/oder winkelsynchrone Bewegung von zwei oder mehr Achsen. Die jeweiligen Werkzeugkorrekturen werden über einen Offset, d.h. einen Weg- und/oder Winkelversatz, zwischen den zu synchronisierenden Achsen berücksichtigt. Bei jedem Einschwenken eines neuen Werkzeugs in die Arbeitsposition müssen die dem Werkzeug zugehörigen Korrekturwerte in X und Z als Offset den jeweiligen Teilschlitten zugeordnet werden, wonach die Teilschlitten absolut synchron arbeiten. Mittels einer in der Zeichnung nicht dargestellten Übernahme- und Wendevorrichtung kann auch das in einer Spindel gehaltene und einseitig bearbeitete Werkstück der benachbarten Spindel übergeben werden, so daß durch diese die Bearbeitung der vorher eingespannten Seite des Werkstückes erfolgen kann. Bei dieser Art der unterschiedlichen Bearbeitung werden die einzelnen Spindeln asynchron in X- und Z-Richtung verfahren, um die notwendigen unterschiedlichen Bearbeitungsvorgänge durchzuführen. Selbstverständlich können auch von vornherein getrennte Bearbeitungen ohne die Übernahme aus der benachbarten Spindel durchgeführt werden.

Ansprüche

1. Werkzeugmaschine mit einem Maschinengrundkörper und mehreren Spindeln für die gleichzeitige oder unterschiedliche, getrennte Bearbeitung mehrerer Werkstücke, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei um ihre Drehachsen antreibbare und in ihre Achsrichtung verfahrbare Spindeln (15, 16) in unmittelbar gegeneinander abgestützten, in einer senkrecht zur Verfahrrichtung der Spindeln stehenden Richtung gemeinsam oder relativ zueinander verfahrbaren, einen Gesamtschlitten bildenden Teilschlitten (7,8) aufgenommen sind und daß nur der Gesamtschlitten durch eine Führungsanordnung auf dem Maschinengrundkörper (2) geführt ist.

2. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsanordnung für den Gesamtschlitten zwei Linearführungen (3, 4) und zugeordnete Führungswagen (5, 6) aufweist und die Teilschlitten (7, 8) gegeneinander durch in vertikaler Richtung mit Abstand zueinander angeordnete Stützführungen (9, 10) abgestützt sind.

3. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsanordnung für den Gesamtschlitten (7, 8) zwei jeweils den abgewandten Außenseiten des Gesamtschlittens zugeordnete Linearführungen (3, 4) und diesen zugeordnete, am Gesamtschlitten angeordnete Führungswagen (5, 6) umfaßt.

4. Werkzeugmaschine nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützführungen jeweils zwei Linearführungen (11, 13) und diesen zugeordnete Führungswagen (12, 14) umfaßt.

5. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Teilschlitten (7, 8) eine gesonderte Antriebseinheit (38, 39) zugeordnet ist, die über eine Steuereinheit gemeinsam und synchron oder getrennt voneinander ansteuerbar sind.

6. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Relativverschiebung der Teilschlitten (7, 8) zur Korrektureinstellung in Abhängigkeit von der durch ein Meßsystem festgestellten Maßabweichung zwischen den Spindelachsen und den zugeordneten Werkzeugschneiden (34, 35) erfolgt.

7. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Spindeln (15, 16) als Motorspindeln ausgebildet sind, bei denen der Rotor unmittelbar auf der Spindelwelle (24, 25) und der Stator im Spindelgehäuse (17, 18) angeordnet ist und daß die Spindeln (15, 16) jeweils einen eigenen Antrieb (36, 37) für das Verfahren in ihrer Achsrichtung aufweisen, wobei eine Steuereinrichtung vorgesehen ist, die ein gemeinsames, synchrones Verfahren beider Spindeln oder eine gegenseitige Relativverschiebung zur Durchführung einer Korrektureinstellung oder einer Zustellbewegung ermöglicht.

8. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Spindeln ( 15,16) als Vertikalspindeln ausgebildet sind.

9. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Spindeln (15,16) zur Aufnahme von Werkstücken dienen.

10. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Spindeln (15,16) zur Aufnahme von Werkzeugen dienen.

11. Werkzeugmaschine nach Ansprüche 9, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Maschinengrundkörper (2) zumindest ein Werkzeugträger (30) angeordnet ist.

12. Werkzeugmaschine nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß sämtlichen Spindeln (15,16) ein gemeinsamer, vorzugsweise als Mehrfachrevolver (30) ausgebildeter Werkzeugträger zugeordnet ist.

13. Werkzeugmaschine nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Maschinengrundkörper (2) zumindest ein Werkstückträger angeordnet ist.

Zeichnung